Международная группа ученых случайно обнаружила удивительную способность паучьего шелка, одного из самых прочных биоматериалов, сильно сжиматься под действием влажности. В будущем открытие позволит создавать на его основе искусственные мышцы. Результаты исследования были опубликованы на страницах Science Advances, сообщают СМИ.
«Мы обнаружили это случайно, — рассказывает автор исследования, доцент Хуачжунского университета науки и технологии Дабяо Лю. — Изначально мы хотели изучить влияние влажности на паучий шелк. Для этого на шелковую нить подвесили грузик и поместили в специальную камеру, которая позволяла контролировать содержание влаги внутри. Когда мы увеличили влажность, маятник вдруг начал вращаться. Это было вне всяких ожиданий».
Команда протестировала ряд других материалов, среди которых оказался и человеческий волос, однако в своей реакции на повышение влажности паучий шелк остался уникален.
Для изучения механизма процесса потребовалось серьезное компьютерное моделирование. Его результаты показали, что суперсжатие паучьего шелка, вызывающее вращение маятника, возможно благодаря аминокислоте пролину, который в избытке содержится в белке этого материала. При достижении порога влажности в 70% молекулы воды начинают ассимметрично разрывать водородные связи пролина, скручивая молекулу белка вплоть до 255° каждый милиметр. Это и вызывает круговые движения нити.
Исследователи полагают, что суперсжатие паутины в ответ на влагу может быть приспособлением к утренней росе. В ответ на ее появление сеть сжимается, защищаясь от повреждения и поддерживая нити натянутыми для хорошего проведения вибраций. Таким образом паук может не беспокоиться о том, как бы не пропустить завтрак.
«Уникальное свойство белка может быть использовано для разработки чувствительных материалов, поддающихся настройке на наноуровне, — утверждает Анна Тараканова, второй автор исследования, сотрудник Массачусетского технологического института. — Потенциальные области применения разнообразны: от роботов и сенсоров до текстиля и экологических энергогенераторов».
